人源化酵母DNA復制起始位點識別復合物ORC

　　Nat Comm | 翟元梁/戴碧瓘/梁子宇聯合團隊揭示人源化酵母DNA復制起始位點識別復合物ORC

　　真核生物DNA復制起始的調控，是細胞分裂過程中保持基因組穩定性的關鍵。同時，此調控過程對于人類胚胎發育也尤為重要。復制起始調控的紊亂，會導致發育缺陷，例如Meier-Gorlin侏儒綜合癥的出現，以及DNA損傷和癌癥的發生。

　　真核生物DNA復制開始于分布在基因組多條染色體上的許多復制起始位點（replication origin）。釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）細胞的基因組，包含有300-400個序列比較類似的復制起始位點（ARS，autonomously replicating sequence）。這些ARS DNA，可以被復制起始識別復合物（origin recognition complex, ORC）識別并結合。ORC包含有六個亞基，Orc1-6。ORC結合ARS DNA后，進而招募 Mcm2-7解旋酶到origin DNA上，形成雙六聚體（double hexamer，DH）。MCM-DH解旋酶進一部激活后，負責在復制起始位點打開雙鏈DNA，以及形成CMG（Cdc45-Mcm2-7-GINS）解旋酶，進而在復制叉（replication fork）解螺旋雙鏈DNA以提供DNA復制的單鏈模板。

　　有趣的是，酵母和人源ORC的蛋白質結構和功能高度保守，但ORC識別并結合DNA序列特異性，在這兩個系統中卻迥然不同。酵母ORC可以識別特異的ARS DNA序列，而人源ORC卻沒有固定的識別序列。那么是什么原因導致這種差異呢？這個問題在過去三十年一直是個未解之謎。

　　近日，香港大學生物科學學院翟元梁教授和香港科技大學生命科學部戴碧瓘教授和梁子宇教授團隊合作在Nature Communications上發表論文Humanizing the yeast origin recognition complex，發現酵母ORC識別origin DNA的決定性因素在于Orc4亞基中的一小段包含19個氨基酸的a螺旋插入序列（insertion a helix, IH）。而這段序列卻不存在于人源的Orc4。從酵母Orc4中去除此段IH序列后，酵母ORC便被賦予人源ORC識別DNA序列的特性，其結合DNA不再受限于特定的DNA序列，而很大程度上取決于基因組核小體的分布。